水泥磨冷却水系统的设计改造

王 斌

【摘要】水泥磨机的冷却水系统是磨机的重要组成部分,其中磨机大瓦的冷却水最为重要,该处合金传热快、熔点低,很容易发生高温烧毁大瓦的重大设备事故,造成企业的重大损失。本文通过对该系统的分析、改造,寻找解决问题的途径和方法。

【关键词】水泥磨 冷却水 改造

一、改造前

公司的冷却水系统是利用设在山坡的水池,用水位压差的方式供水。这种供水方式不能根据设备用水量的变化来调节水压和流量。并且用水设备间互相影响,供水的波动性大,无稳定压力的冷却水。

近年来,随着生产规模的不断扩大,用水设备的不断增多,该系统能力越显不足,表现在供水压力、流量越来越小,设备的冷却效果下降,直接影响到了设备的安全生产。以公司的制成一车间为例:由于冷却效果不佳,尤其是夏季,磨机大瓦长时间处于高温(70~90℃)下运转,使得原本可以使用3~5年的磨机大瓦,一年就需更换两块,给公司的生产经营造成极大的困难。

二、改造方案

根据现状,公司决定对制成一车间的冷却水系统进行改造。通过分析认为:要保证磨机的大瓦有较好的冷却效果,必须对流过大瓦的水的流量、压力、流速及大瓦温度进行控制和监测。

冷却水系统控制原理图

根据现场的具体工况,认为该系统必须是一个能满足多台设备冷却需要的自动供水系统,它应具有自动化程度高、可靠性好、高效节能、保护功能强、免维护等特点。于是设计采用了以工业控制微机(PLC)和变频器为核心的冷却水系统(见上图)。它可在系统最大流量以下,根据需要任意调节压力、流量,对磨机大瓦温度进行监测。

1.系统组成:微机控制柜、压力传感器、压力仪表、温度传感器、水泵、各种阀门、管道等。

2.工作原理:该系统是一种压力闭环控制系统。由于磨机等设备均是定流量冷却方式,即单台设备在运行过程中,没有对水压、流量变化的随机要求;所以只要保持总供水管道内压力不变便能保证各用水设备的流量不变。该系统就是将检测到的总管道内的压力值与所需要的设定值,进行实时比较,根据比较结果随时自动跟踪、调节水泵转速和水泵投入数量,始终将总管道内的水压保持在设定值。

3.原理具体说明:开机前,首先通过智能调节器的数字面板设定磨机所需要的水压值;在温度控制仪上设定磨机大瓦所允许的工作温度上限值。

系统运行中,压力传感器将检测到的水压信号经过压力变送器送至智能调节器;调节器将两者进行跟踪比较,将比较结果传送给PLC;PLC根据接到的信号通过变频器控制水泵转速。若水压高于设定值,水泵转速自动降低;若水压低于设定值,水泵转速自动升高;若水压与设定值相等时,水泵转速保持不变。例如:假定1#磨机所需流量为5m³/h,2#磨机所需流量为6 m³/h,设定压力为2Mp,1#磨机工作时,水泵工作在较低速度下,此时变频器可能工作在30Hz,水压在2Mp,流量在5 m³/h;当2#磨机投用后,变频器工作参数迅速自动调整到45Hz,总压力仍为2Mp,1#磨机流量保持5 m³/h,2#磨机流量为6 m³/h,系统供水管道内的总流量为11 m³/h,同时满足两台磨机对冷却水的要求。同理,当1#磨机停机后,系统迅速调节水泵转速,变频器参数自动调整到33Hz,为2#磨机提供的压力仍为2Mp,流量仍为6 m³/h。磨机单独运行与同时运行时,系统都能提供磨机各自所需流量。

在系统运行中,针对各种异常情况,系统会迅速做出不同的反应。如:当检测到大瓦温度高于设定的最高工作温度;管道内水压超过设定值;管道内无水;水泵电机过流、过压、过负荷、缺相时;PLC会鉴别报警类型,迅速启动相应位置的报警装置,及时通知操作人员。

三、改造后的运行情况

该系统开始投入运行。开机前设定磨机大瓦的最高工作温度为65℃,设定系统管道压力为1.2Mpa。设定完后,工业微机PLC开始自检,自检成功后系统开始运行,控制柜水压显示仪显示的压力值迅速从0 Mpa调整到1.2Mpa,水压稳定。该系统1#水泵连续运行24小时后,工业微机PLC自动控制2#水泵开始运行,停止1#水泵。2#水泵连续运行24小时后,系统又自动切换到1#水泵。在此过程中系统的压力一直恒定在1.2Mpa。

该系统投入使用后,从磨机大瓦处检测的温度都在正常的范围内,即使在最炎热的季节磨机大瓦处的温度都未超过65℃,冷却效果明显,至今未出现一次温度超高造成的报警。保证了制成一车间两台磨机的安全运行,减少了设备事故,提高了设备运转率。

四、结论

1.该系统运行平稳、可靠,达到了最初的设计要求,各项功能完善。具有以下特点:

(1)操作方便,可根据实际需要在一定范围内设定冷却水的压力。

(2)自动化程度高。

(3)保护功能齐全,具有超压报警、超温报警、无水欠压报警等。

(4)低故障、免维护。

2.经济效益

以公司的制成一车间1#磨机为例:每年仅节省两块磨机大瓦的费用就可获得1.4万元,加上停机更换大瓦所发生的直接费用,每年至少有3万元的直接效益。因停产造成的间接损失,每年至少有30万元。如果再加上其他磨机,每年的经济效益就更加显著。